線路管道陰極保護(hù)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

0川東北高含硫氣田工程設(shè)計(jì)的現(xiàn)狀2007年12月18日，中國石油和美國雪佛龍公司在北京簽署了關(guān)于四川東北高硫氣田開發(fā)產(chǎn)品的協(xié)議（psc協(xié)議）。中國石油集團(tuán)工程設(shè)計(jì)有限責(zé)任公司西南分公司受相關(guān)方委托,于2008年3月陸續(xù)展開了川東北高含硫氣田工程的各階段設(shè)計(jì)工作。在工程設(shè)計(jì)過程中,通過與國外石油工程師的多次交流和溝通,以及對國外石油公司的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的學(xué)習(xí)研究后,對國外石油公司在防腐保溫方面的常規(guī)做法有了一定的了解。下面對國外石油公司在站內(nèi)管道外防腐、線路管道陰極保護(hù)系統(tǒng)和地面保溫管道結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方面與國內(nèi)習(xí)慣做法的區(qū)別進(jìn)行探討。1工藝站東北部管道露空安裝國外石油公司認(rèn)為站場區(qū)域是一個(gè)高危險(xiǎn)區(qū)域,應(yīng)盡最大努力保障站場區(qū)域內(nèi)的工藝管道和設(shè)備的安全運(yùn)行,否則將影響氣田的正常生產(chǎn)。站內(nèi)埋地管道所遭受的腐蝕包括:氧濃差腐蝕、電偶腐蝕、微生物腐蝕、應(yīng)力腐蝕等,且站內(nèi)工藝管道和管件的規(guī)格及數(shù)量都較多,如果施工質(zhì)量得不到保障,這些管道和管件的外防腐層在施工過程中極易受到碰傷和擦傷,這些破損點(diǎn)如果沒有得到及時(shí)的修補(bǔ)將極易受到腐蝕,而管道損傷處的腐蝕是影響管道系統(tǒng)可靠性及使用壽命的關(guān)鍵因素,也是導(dǎo)致管道失效的主要事故模式之一。因此國外石油公司建議工藝站場內(nèi)的鋼質(zhì)管道應(yīng)盡量采取露空方式安裝,應(yīng)盡最大努力減少埋地管道安裝數(shù)量。露空管道與埋地管道的腐蝕環(huán)境不同,露空管道一般遭受的是大氣腐蝕環(huán)境,遠(yuǎn)沒有埋地管道所遭受的腐蝕嚴(yán)重,且其日常維護(hù)和管理也較埋地天然氣與NATURALGAS石油ANDOIL2011年2月管道簡單、方便,因此露空管道采用性能良好的涂層進(jìn)行防腐后,其腐蝕速率大大低于埋地管道。川東北高含硫氣田工程內(nèi)部集輸?shù)墓に囌緢鰞?nèi)的所有工藝管道都采取了露空安裝,這對工藝站場的長期安全運(yùn)行具有十分重要的意義。也為我們今后的工程設(shè)計(jì)提供了一個(gè)新的理念和方向。2局部埋地管道處理方案國外石油公司同時(shí)認(rèn)為:工藝站場內(nèi)如果有埋地鋼質(zhì)管道,雖然其長度可能較短,都應(yīng)采取外防腐層加陰極保護(hù)的方式進(jìn)行聯(lián)合保護(hù)。3陰極保護(hù)系統(tǒng)在線路管道安裝的基礎(chǔ)特點(diǎn)陰極保護(hù)系統(tǒng)對線路管道的安全運(yùn)行具有十分重要的意義,陰極保護(hù)系統(tǒng)對線路管道外防腐層破損處的管道表面提供電流,使破損處管道得到陰極極化,從而使腐蝕速率減緩到可忽略的程度。陰極保護(hù)系統(tǒng)由陰極保護(hù)電源設(shè)備、陽極地床、電隔離設(shè)施等組成。下面主要就與國外石油公司在電隔離設(shè)施設(shè)置原則上的差異進(jìn)行研討。為防止陰極保護(hù)電流漏失,我們通常在線路管道進(jìn)、出站場的地方安裝相應(yīng)規(guī)格的絕緣接頭,如圖1所示。在與國外石油工程師的交流中了解到,他們通常沒有在線路管道進(jìn)出陰極保護(hù)站的地方設(shè)置絕緣接頭,如圖1所示的陰極保護(hù)系統(tǒng)中,他們就沒有在進(jìn)出站場A的線路管道上安裝絕緣接頭。對于國外石油工程師的此建議,我們在討論研究后認(rèn)為,這種方案對于線路管道的陰極保護(hù)系統(tǒng)的輸出功率增加很多,可能超過陰極保護(hù)電源設(shè)備的額定負(fù)荷,因此沒有采納該建議。但這個(gè)建議對于今后內(nèi)部集輸工程陰極保護(hù)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)具有重要意義。4采用商業(yè)平臺(tái)安裝旋轉(zhuǎn)螺栓的過程,這也是由初創(chuàng)客在與國外石油工程師的交流中了解到,他們通常沒有在RTU閥室內(nèi)設(shè)置絕緣接頭,并且建議我們?nèi)∠|北高含硫氣田工程內(nèi)部集輸RTU閥室內(nèi)的絕緣接頭,如圖2所示。我們通過對RTU閥室工藝PID圖的研究和與自控專業(yè)的溝通交流,得出以下結(jié)論:通常我們認(rèn)為RTU閥室內(nèi)閥門的壓力傳送器接地體,如圖2所示的PT機(jī)構(gòu)會(huì)泄露線路管道的陰極保護(hù)電流,但是與自控專業(yè)溝通交流后,認(rèn)為可以通過自控專業(yè)在相應(yīng)位置安裝絕緣墊片的形式對閥門的相關(guān)部件進(jìn)行電隔離,以防止線路管道的陰極保護(hù)電流泄露,這種方式即簡單又方便,也節(jié)約投資。因此我們?nèi)∠藞D2所示位置的絕緣接頭。5巖棉和玻璃棉在防火劑和保溫層設(shè)計(jì)方面的應(yīng)用保溫結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及保溫材料的選取、研究是川東北高含硫氣田地面工程設(shè)計(jì)的重要組成部分,國內(nèi)地面保溫材料常用的有復(fù)合硅酸鹽、玻璃棉等,但在通過與國外石油工程師的交流和對其相關(guān)技術(shù)規(guī)定的研究后了解到,巖棉(不是礦渣棉)是國外常用的保溫材料之一。巖棉與復(fù)合硅酸鹽相比,同樣溫度下的導(dǎo)熱系數(shù)較低,且不含石棉,而復(fù)合硅酸鹽可能含有一定量的有害物質(zhì),因此為防止對環(huán)境和人員造成危害,宜盡量采用對環(huán)境和人員無害的巖棉產(chǎn)品;巖棉與玻璃棉相比,國外石油工程師認(rèn)為玻璃棉纖維直徑更小,在吸入肺里后,可能不易降解和排除,因此出于環(huán)保和人身防護(hù)的目的,巖棉是一種較好的保溫材料。在保溫結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)方面,為保障工程質(zhì)量和保溫層的使用效果,雖然保溫材料和應(yīng)用環(huán)境條件相同,但國外石油工程師采用了更厚的保溫層厚度。如選用密度100~120kg/m3的巖棉時(shí),其保溫層厚度見表1。國外石油工程師在保溫結(jié)構(gòu)捆扎材料的選擇上,基本都采用不銹鋼帶,而不是我們常用的鐵絲。對伴熱管道均采用雙層保溫結(jié)構(gòu),而我們通常采用的是單層保溫層設(shè)計(jì)。6質(zhì)管道的安裝通過與國外石油工程師的合作、交流和對其相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的研究學(xué)習(xí),現(xiàn)得出以下結(jié)論和建議:a)站內(nèi)鋼質(zhì)管道宜盡量采用露空安裝,有埋地鋼質(zhì)管道的站場宜采